Los Expertos exponen el papel fundamental del caos y de la complejidad en la tratamiento de la información biológica

¿El caos y la complejidad desempeñan un papel fundamental en la tratamiento de la información biológica?

La aproximación interdisciplinaria a los problemas que hasta recientemente fueron abordados en el marco hermético de disciplinas distintas tales como física, informática, biología o sociología constituye hoy una de las áreas de la ciencia más activas y más innovadoras, donde las ediciones fundamentales resuelven problemas de la preocupación diaria.

Juan Nicolis, científico Griego eminente y pensador que desaparecieron inesperado en el vigésimo De abril de 2012, puesto en evidencia al grado más alto la aproximación interdisciplinaria para enchavetar problemas científicos y, al mismo tiempo, su dimensión cultural. La Complejidad ha estado en la base de sus intereses por casi 40 años. Él imprimió en ella una nueva dirección que se centraba en la generación y el tramitación de la información en sistemas jerárquicos, es decir, sistemas que implicaban los componentes coexistentes que se desarrollaban en diversas escalas y la acopló el uno al otro en una moda no lineal a través de bucles del positivo y de voto negativo. Él definió tres niveles básicos de organización:

- El nivelado “sintáctico” donde están ocurriendo los procesos dinámicos elementales.

- El nivelado “semántico”, donde lazos entre los estímulos que afectan a un sistema y la formación de “categorías” relacionadas con las propiedades globales, colectivas e.g los attractors que emergen del nivel sintáctico y siguen una dinámica sus los propio.

- El “nivel pragmático”, donde diversos sistemas jerárquicos se ven como jugadores que comunican dinámicamente vía un conjunto de reglas estratégicas seleccionadas tales como cooperación, competencia, engañando, Etc.

De Acuerdo con esta visión Juan Nicolis generó un número fenomenal de ideas y las intuiciones, En las actuales encuestas sobre el volumen por los especialistas internacionales eminentes de los mecanismos que presiden en la tratamiento y la comunicación de la información se proporcionan. Los sistemas Físicos, biológicos y cognoscitivos se acercan desde puntos de vista diversos, complementarios usando los métodos de la unificación de dinámicas no lineales, teoría del caos, teorías de la probabilidad y de información y ciencia de la complejidad. Las conexiones Inesperadas entre estas disciplinas esfuerzo reuniendo las ideas y las herramientas que habían sido desarrolladas hasta ahora independientemente de uno a. Las ediciones Epistemológicas con respecto a estado incompleto y a autorreferencia también se abordan.

Los temas siguientes se ofrecen en el volumen.

I. Ojeadas en las dinámicas y el caos no lineales:

La teoría No Lineal de la dinámica y del caos proporciona a la configuración general dentro de la cual la tratamiento de la complejidad y de la información puede ser formulada. En el capítulo de la apertura de G. Contopoulos y otros la transición del quantum al comportamiento clásico se analiza en el caso paradigmático del problema el dispersar. La conexión entre las descripciones clásicas y del quantum alocución más a fondo en el capítulo por M. Axenides y E. Floratos, donde el attractor de Lorenz de la obra clásica se revisita usando una formulación desarrollada originalmente por Nambu en el contexto de la mecánica cuántica. G. Tsironis y otros discuten en su capítulo el inicio de la complejidad spatio-temporal en cedazos no lineales. En el capítulo de D. Mac Kernan que se contornea una aproximación de probabilidad sistemática basó en la descripción de grano grueso y la dinámica simbólica. La dinámica Simbólica es tomada otra vez en el capítulo cerrado de esta Parte por A. Shilnikov y otros, donde las organizaciones fractal-jerárquicas del espacio de parámetro del Lorenz-Tipo sistemas caóticos inducidos por las bifurcaciones homoclinic y heteroclinic se revelan usando una representación binaria de las soluciones.

II. Caos e información:

La teoría de Información encuentra su origen en el papel de la obra clásica de Shannon 1949. En el capítulo de la apertura de esta Parte H. Haken desarrolla la expresión del quantum de la información de Shannon junto con una extensión del principio de la entropía máximo de Jaynes en el dominio del quantum. Las condiciones bajo las cuales enredó estados y la coherencia de largo alcance puede ser cuanto sea necesario condiciones aseguradas para la tratamiento de la información en el nivel mecánico del quantum, alocución en el capítulo siguiente por S. Nicolis. Una aproximación dinámica a la información es desarrollada posteriormente en el capítulo por C. Nicolis, dedicado a los sistemas no lineales que dan lugar a estados estables del múltiplo simultáneamente y a la resonancia estocástica. Diversas firmas del multistability y de la resonancia estocástica en una jerarquía de las cantidades entropía-relacionadas que caracterizan el sistema como procesador de información se determinan. Finalmente, en el capítulo cerrado de W. Ebeling y de R. Feistel el origen de la tratamiento de la información se dirige en relación al origen y a la evolución de la vida. La Central a su aproximación es la idea que existe un proceso universal de la aparición uno mismo-ordenada de los sistemas capaces de tramitar la información simbólica. Acuñan a ella el nombre de la “transición del ritualization” y discuten su estatus en cuanto a las transiciones de fase cinéticas familiares de la física.

III. Tratamiento de la información Biológica

Indudablemente la tratamiento de la Información y el mismo concepto de Información, de hecho, encuentran sus expresiones más emocionantes de la materia viva. En el capítulo de la apertura de esta Parte, P. Schuster dirige los mecanismos de tratamiento de la información responsables del aumento de una memoria evolutiva dentro de una población. Se sugieren las condiciones bajo las cuales el óptimun puede ser logrado también se analizan usando simulaciones por ordenador junto con el modelado matemático, y conexiones a las dinámicas no lineales y a la termodinámica irreversible. Están también centrales los argumentos Evolutivos en el capítulo de Y. Almirantis y otros, donde la estructura del genoma y, particularmente, los modelos de la distribución de las distancias entre diversos grupos a lo largo de él se exploran y se correlacionan con fenómenos evolutivos sabidos. La ubicuidad de los comportamientos de la ley de potencia se establece y un modelo basado en la dinámica agregativa capaz de reproducir estos modelos se propone. La formación de Modelo en una escala mucho más grande asociada al revelado embrionario es considerada en el capítulo cerrado por S. Papageorgiou. Un modelo biofísico se propone para explicar el aspecto de un modelo secuencial a lo largo del eje anterior-posterior de un embrión vertebrado, en coincidencia con el 3' a 5' pedido de los genes en el cromosoma.

IV. Complejidad, caos y cognición:

Esta Parte se ocupa de las facetas múltiples de la tratamiento de la información por el cerebro, una pregunta que ha estado en el centro de intereses de Juan Nicolis en su carrera. Diversas aproximaciones a la cognición se desarrollan y el estatus de procesos uno mismo-de referencia se discute. En el capítulo W.J. Freeman de la apertura resume el papel del caos en la función del cerebro de una “aproximación ascendente”. Él discute el estado de la “criticalidad” de la corteza celebral y de sus propiedades apacibles de un sistema en el borde del caos, una idea que J.S. Nicolis empleó en sus estudios de los mecanismos de la cognición en el cerebro como sistema jerárquico. W.J. Freeman, ofertas una discusión sobre el estado plus ultra de la aplicación las ondas cerebrales, los modelos emergentes, el fractality, las consideraciones del quantum-campo y el papel del ruido en la aparición de estados coherentes e intermitentes en dinámicas del cerebro. Las propiedades espectrales de los registros del cerebro son estudiadas en comparación con las firmas espectrales de un Lorenz-Tipo modelo, en su régimen turbulento, por Provata y otros Que pone en evidencia la importancia de la dinámica caótica en la comprensión de la fenomenología de los registros del cerebro. F.T. Arrechi, está abordando la aplicación la cognición y el lenguaje en cuanto a dinámica del cerebro en una perspectiva del sistema jerárquico vía una “parte superior hacia abajo” se acerca. Él propone a quantum-como el modelo donde la aprehensión, el juicio y la timidez podrían ser discutidos. Él muestra que la incertidumbre en el contenido de información del registro del pico-tren es gobernada por un constante del “quantum”, eso puede ser dado un valor numérico dependiendo de los específicos del ajuste experimental. Posteriormente, K. Kaneko presenta una aproximación de tormento para llenar el vacío entre los sistemas dinámicos y la tratamiento de la información biológica. El itinerancy Caótico en sistemas dinámicos alto-dimensionales, interruptores inducidos de estados, e interferencia entre los modos lentos y rápidos vía la “estupendo-selección gobierna”, también una preocupación de J.S. Nicolis, se revisa y se aplica a la diferenciación de célula, a la adaptación, y a la memoria. La necesidad para desplegar el marco matemático para incluir la dinámica uno mismo-de referencia para tales “reglas de selección estupendas” también esfuerzo. Cerrando esta parte, I. Tsuda, discute autorreferencia e itinerancy caótico en relación a la dinámica de la cognición, de la ambigüedad de la opinión y de los juegos paradójicos desde puramente un punto de vista de los dinámico-sistemas.

V. Juegos Dinámicos y comportamientos colectivos:

El Continuar en el tema de los juegos C. Grebogi y los compañeros de trabajo abordan el problema excepcional y fundamental de la coexistencia de la especie. Abordan este problema que aumenta juegos evolutivos con la movilidad para la dinámica de la especie, bajo competencias cíclicas, que les permite aclarar ser la base de mecanismos fundamental no lineales. El retrato emergente es uno de un paisaje para la coexistencia y de una extinción complejos, no triviales, caóticos. Las propiedades emeregentes del comportamiento colectivo de los grupos animales son el tema que sigue adonde los comportamientos colectivos del estudio de T. Bountis y otros y las transiciones de fase en modelos de la congregación del pájaro. Con énfasis en la interacción entre topológico y dinámico obliga el presente en las acciones recíprocas complejas de los componentes, ellas discuten los modelos complejos emergentes del movimiento. En la misma línea pero con otro modelo biológico del comportamiento animal social, el de hormigas, S.C. Nicolis presenta pruebas de las leyes de graduación a escala del fractal en la actividad ubicua de la construcción animal. Las leyes de graduación a escala del Fractal también se han asociado al proceso subyacente de la criticalidad uno mismo-ordenada, un tema que Juan Nicolis discutiendo en su trabajo y enseñaba entusiasta y con frecuencia. Y. - P. Gunji ofrece su opinión de una criticalidad uno mismo-ordenada extendida en autómatas celulares asíncronamente sintonizados. Él provee de una conexión los juegos dinámicos basados en los autómatas celulares, distribuidos en espacio, y demuestra las delicadezas en el flujo de información de síncrono comparado con la puesta al día asíncrona para sus estados locales. Él demuestra que la puesta al día asíncrona de la información es la causa formativa principal de la criticalidad uno mismo-ordenada.

Cerrando el volumen, O.E. Rössler dialoga aquí con Juan Nicolis y nos invita en un viaje en el tema de las barreras científicas del espacio-tiempo del cruce de la revolución, de Heraclitus a Hubble.

La aproximación general seguida y las ideas propuestas en este volumen probarán útil a los estudiantes, a los investigadores y al público en general atraído por la aproximación interdisciplinaria a la ciencia.

Citas Del Libro:

La “Correspondencia de la descripción contínua de un sistema en un conjunto discreto de estados también significa que la dinámica granulada original, fina induce una dinámica simbólica que describe cómo la serie de cartas de un alfabeto revela a tiempo. Esto provee de una conexión natural la opinión de teoría de información del caos promovida por Juan Nicolis.” Capítulo 4, Aproximación Tosca de la Granulación al Caos, por Donal MacKernan.

“Nuestro interés [...] se centra en la uno mismo-organización de la información, sobre la manera cómo un sistema físico se puede activar crear símbolos y la maquinaria de símbolo-tramitación relacionada fuera de raíces pre-biológicas ordinarias.”

Capítulo 9, Selforganization de Símbolos e Información, por Werner Ebeling y Rainer Feistel.

“El último Profesor J.S. Nicolis acentuó siempre [...] la importancia de una aproximación de sistemas dinámicos a la biología. Particularmente, la visión del genoma como “texto biológico” captura el carácter dinámico de la evolución y de la función de los organismos bajo la forma de correlaciones que indican la presencia de una orden de largo alcance. Esta estructura genomic se puede expresar en los formularios evocadores de lenguajes naturales y varios de trazos temporales y espaciales dejados por el funcionamiento de sistemas dinámicos: Leyes, uno mismo-semejanza y fractality de Zipf”.

Orden De Largo Alcance y Fractality del Capítulo 11 en la Estructura y la Organización de Genomas Eucarióticos, por Dimitris Polychronopoulos, Giannis Tsiagkas, Labrini Athanasopoulou, Diamantis Sellis y Yannis Almirantis.

“En las décadas pasadas una aproximación wholistic tiene tener como objetivo emergido explicando los fenómenos complejos de la vida. En diversas ramificaciones de esta dirección de la Ciencia tenga gusto de la Química, la Física, Matemáticas han contribuido. La Biología de Sistemas consiste en este campo interdisciplinario donde el revelado de técnicas de cómputo potentes desempeña un papel fundamental. Este nuevo campo tiene como objetivo el descubrir de propiedades emergentes en el nivel de células, tejidos, organismos, poblaciones que funcionan en conjunto sistema.”

Capítulo 12, Hacia la Resolución de Enigma del Gen Collinearity de HOX, por Spyros Papageorgiou

Fuente: Mundo Científico